E1-IP Gateway

Das Problem

Die Anbindung von Leitstellen and das BOS-Digitalfunknetz erfolgt gemäß Spezifikation über die LS1/LS2-Schnittstellen der Vermittlungsstellen. Die LS1 ist eine E1-Schnittstelle nach ITU-T G.703 / G.704 und überträgt alle Sprachdaten zwischen Leitstelle und Teilnehmern des Tetra-Funknetzes. Die Sprachsteuerung der Sprachkanäle erfolgt über die TCS-API (LS2). Die Vielzahl von Leitstellen die an das Digitalfunknetz
angebunden werden müssen, die begrenzten Schnittstellenkapazitäten einer Vermittlungsstelle, die teilweise uneffektive Nutzung einer E1-Leitung zu einer Leitstelle, die hohen Leitungskosten einer E1-Leitung, die zusätz-lich benötigte IP-Verbindung zur LS2-Schnittstelle und die begrenzten Realisierungsmöglichkeiten von Redun-danzkonzepten stellt sich, insbesondere für Flächenländer und überregionale Behörden/Organisationen, als Problem dar. Hier liegt eine ganzeinheitliche, generische IP-basierte Lösung nahe. Aufgrund des Verschlüsselungskonzeptes des Bundesamtes für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) erfolgt die Übertragung der Sprachdaten Tetra-codiert und verschlüsselt. Hierfür kommt ein spezielles Subtimeslot-Verfahren (OSTE/FSTE), welches sich aus der Tetra ISI-Spezifikation ableitet, zum Einsatz. Die Verwendung von marktüblichen SIP oder E1-TDMoIP-Komponenten ist aufgrund des E1 untypischen Tetra spezifischen Datenformats nicht empfehlenswert.

 

Die Lösung von mocotec

Das E1-IP-Gateway ist ein spezieller Medienkonverter um alle Sprachdaten der BOS-LS1-Schnittstelle von E1 auf IP-basierte RTP-Übertragung umzusetzen und umgekehrt. Jeder Subtimeslot einer E1 (sub-TSL) wird genau einer RTP-Session zugeordnet. Alle Sprachdaten und die Tetra spezifischen Metadaten werden innerhalb einer RTP-Session übertragen.

Das E1-IP-Gateway wird in der Nähe einer Vermittlung installiert und mit einem hochverfügbarem , performantem IP-WAN-Backbone verbunden, an dem auch die Leitstellenstandorte angebunden sind.

 

Über das E1-IP-Gateway erfolgt eine skalierbare und sehr effiziente Aufteilung der TCS-Client bezogenen Sprach- und Mithörkanäle. Die Leitstellensysteme werden bei der Migration an die Verfahren des digitalen Bündelfunk auf das E1-IP-Gateway typische Sprachtransportprotokoll umgestellt. Die Gesprächskontrolle und -steuerung verbleibt beim Leitstellenhersteller. Die kryptografische Terminierung und die Transkodierung verbleibt am Ort der Leitstelle. Für das BOS-Digitalfunknetz ist eine zusätzliche Verschlüsselung der TETRA-Sprache und -Daten vorgesehen. Dafür wird ein so genannter Kryptoserver eingesetzt. Das Design des E1-IP Gateways ist mit den Erfordernissen des Transportes kryptierter Sprachframes abgestimmt und ist dies bezüglich transparent. Eine Wandlung von E1 nach IP ist durch die BSI-Spezifikation der MKK-Kryptokarte ohnehin notwendig, daher ist die Wandlung durch den Konzentrator am Standort der DXT sinnvoll.

Der Kundenutzen

  • Ein Transportmedium für Sprache und Signalisierung
  • Flexible E1 Aufteilung der Sprachkanäle
  • Effektivere Auslastung der E1-Leitung
  • Effektive Aufteilung der vordefinierten EADS Kanalbündelungen je TCS-API-Client (1S+3M,1S+7M, 1S+15M)
  • Durch den modernenTransport der Sprachkanäle werden Leitungskosten von E1 eingespart
  • Geringere Lizenzkosten
  • Monitoringkanäle aus der DXT können landesweit in mehrere Leitstellen geroutet werden (1:n , Multicast). Dadurch werden massiv Vermittlungsleitungen und Sprachkanalressourcen eingespart
  • Einfachere Umsetzung von Redundanzkonzepten
  • Es werden Vermittlungsseitig keine weiteren Sprachressourcen für Voice Recording notwendig.   
  • Zukunftssicher, da VoIP-Anbindungen modern und E1-Leitungstechnik nicht zeitgemäß ist
  • Unabhängig von der eingesetzten Leistellentechnik

Die Technologie

Viele im Markt befindliche Lösungsansätze basieren auf herkömmlichen SIP oder TDMoIP-Komponenten, die sich aufgrund der Tetra spezifischen Eigenschaften jedoch nur bedingt eignen. So hat z.B. SIP eine sehr hohen Aufwand für zusätzliche Signalisierungsstacks und kennt keinen Tetra-Sprachcodec, keine Prioritäten/Verdrängung und keine max. Call-Setup-Zeiten. Das E1-IP Gateway wurde speziell für die IP-Anbindung von Leitstellen an die LS1-Schnittstelle entwickelt und ist für die wesentliche Aufgabe (IP-Transport der Sprachdaten) optimiert. Minimale Stackimplementation (RTP/RTCP nach RFC3550) stellen die  hohen Anforderungen an Verfügbarkeit, Betriebssicherheit und Wartungsfreundlichkeit sicher. Der Konzentrator unterstützt FSTE und OSTE-Framing, deren Inhalte (Framenummern, O&M ISI Blockbits, OPTA Bits , E1-Status ) über 3 verschiedene Modi als RTP-Payload oder RTCP-PDU’s übertragen werden. Er verfügt zusätzlich über eine generische Metadatenschnittstelle, um frei definierte Daten (z.B. PTT, ISSI/GSSI, Prioritäten etc.) innerhalb einer RTP-Session zu übertragen. Die Bandbreite eines Sprachkanals/RTP-Session beträgt ca. 21,2 KBit/s, inkl. Ethernet- und RTP-Header.

Die Technischen Daten

  • 2 E1-Ports (G.703,G.704) für max. 480 Kanäle
  • 6 Ethernet 10Base-T/100Base-TX/1000Base-T
  • Prozessor Intel i5
  • Skalierbar und kaskadierbar
  • Betriebssystem Ubuntu Linux
  • SNMP-Interface für Konfiguration und
    Fault-Management